雷电下不同介质的电磁特性及防雷设计

发布时间：2017-08-24 20:42

  本文关键词：雷电下不同介质的电磁特性及防雷设计

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【摘要】：雷电产生的电磁脉冲影响区域非常广泛,为实现雷电防护,应对复杂环境下雷电辐射场的传播规律进行研究。本文主要研究地表、山体及建筑物对雷电辐射场传播的影响,并结合三种避雷器模型提出防雷方案,并将此方案应用到实际工程案例中。首先,推导出单层有损土壤雷电辐射电磁场计算方法。分析土壤电阻率对频域传播特性的影响,同时分析雷电流及雷击点距离对时域传播特性的影响。通过与雷电流反演简化模型对比分析反演的雷电流幅值与雷电流导数,进而确定反演精度。依据纯导体地面上的雷电辐射场计算公式,针对雷电通道不同的高度、观测点的高度和土壤电导率分析其对雷电磁场传播的影响,通过仿真结果验证结论。其次,基于总介质电场强度,由点匹配法建立求解矩阵方程。利用剖分求解结果,应用FFT与计算结果相结合,分析不同的山体高度、雷击点和观测点及山体距离对雷电辐射场的峰值和上升时间的影响,通过仿真结果验证结论。最后,将面单元矩量法与时域积分法相结合,建立雷电辐射沿地表传播到建筑物时纯导体地面上方的电磁辐射时域积分方程,分析雷击点与建筑物相对距离及建筑物的宽度和高度对雷电辐射场的影响,通过仿真结果验证结论。分析雷击下避雷器的三种模型,基于ATP-EMTP对雷击下避雷器的电流、电压和电场、磁场进行分析。依据三种避雷器模型提出最佳的防雷方案,结合实际工程验证方案的有效性。
【关键词】：雷电辐射场 土壤电阻率 时域积分方程 FFT ATP-EMTP
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P427.3;TM862
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 前言8-13
• 第一章 雷电流模型13-21
• 1.1 雷电流特征13
• 1.2 雷电通道基电流模型13-16
• 1.3 雷电回击模型16-20
• 1.4 本章小结20-21
• 第二章 地表雷电辐射场的分析21-34
• 2.1 地表雷电辐射场计算21-23
• 2.2 有损土壤时辐射场的计算23-27
• 2.3 电导率对雷电辐射场的影响27-29
• 2.3.1 频域传播特性27-28
• 2.3.2 时域传播特性28-29
• 2.4 雷电通道高度和观测点高度对辐射场的影响29-31
• 2.4.1 雷电通道高度的影响29-31
• 2.4.2 观测点高度的影响31
• 2.5 地表雷电辐射场简化公式的有效性31-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第三章 山体对雷电辐射场的影响34-42
• 3.1 辐射场的计算方法34-38
• 3.2 山体对雷电辐射场的影响分析38-41
• 3.3 本章小结41-42
• 第四章 建筑物对雷电辐射场的影响42-53
• 4.1 计算方法42-47
• 4.2 建筑物对辐射场的影响分析47-51
• 4.2.1 雷击相对位置对辐射场的影响47-49
• 4.2.2 建筑物高度、宽度对辐射场的影响49-51
• 4.3 防雷装置位置对辐射场的影响51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 建筑物防雷系统方案设计53-62
• 5.1 避雷器模型53-58
• 5.1.1 IEEE模型53-54
• 5.1.2 PROPOSED模型54
• 5.1.3 PINCETI模型54-55
• 5.1.4 三种模型的仿真55-58
• 5.2 防雷方案的设计依据58-59
• 5.2.1 IEC/TC制订的防雷规范58
• 5.2.2 外部雷电防护58-59
• 5.2.3 电源系统的防护59
• 5.3 防雷方案的设计59-61
• 5.3.1 直击雷防护措施59
• 5.3.2 等电位连接和共用接地措施59-60
• 5.3.3 电源进线系统的防雷保护60-61
• 5.3.4 楼顶天线的保护61
• 5.4 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-65
• 作者简介、发表文章及研究成果目录65-66
• 致谢66-67

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本文编号：733060